空間構造をデザインされた電磁波とスピン波の非局所応答理論

设计空间结构的电磁波和自旋波非局域响应理论

基本信息

批准号：
21J15256
负责人：
加藤健太
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

マグノンの波動関数を磁性体の膜厚で制御し、注目する系の持つ誘電体環境によって電磁場の空間構造をデザインすることでマグノンの非局所電磁応答について議論を行った。本研究では磁性体/誘電体/磁性体のサンドイッチ構造と誘電体周期構造（フォトニック結晶）の電磁応答に注目した。サンドイッチ構造では、前年度に引き続き各磁性体の膜厚の最適化を行い、スピントロニクスデバイス実現に向けて議論を行った。また、自励モードを計算することによって構造内におけるマグノン－ポラリトンの散逸を計算し、コヒーレンス長を評価を行った。コヒーレンス長は提案するモデルで高速のマグノンが十分長距離に伝搬することが可能であることを示し、今後高速スピントロニクスデバイスの提案では本モデルが大きな優位性を持つことを示した。さらに、単層磁性体膜や磁性体膜とフォトニック結晶を組み合わせた系での電磁応答解析をおこなった。励起するマグノンのモードを電磁波の周波数や、空間構造、または印加静磁場強度を制御することにより選択的可能であることを示した。本研究で定式化したマグノンの非局所電磁応答理論では、解放系に見られる非エルミート効果の一部が議論可能である。非エルミート効果は先行研究にあるようなマイクロ波の進行波成分と磁性体内部のマグノンモードとの結合である可能性を示し、現在議論を行っている。これらの結果は、磁性体の電磁応答における基礎的な物理的視点を与えるだけでなく、あらたな高速スピントロニクス応用に大きな役割を果たすものである。

我们通过控制磁性材料的厚度来控制磁振子的波函数并根据感兴趣系统的介电环境设计电磁场的空间结构，讨论了磁振子的非局域电磁响应。在这项研究中，我们重点研究磁性/介电/磁性夹层结构和介电周期结构（光子晶体）的电磁响应。继去年之后，我们继续优化三明治结构的各磁性材料的膜厚，并就自旋电子器件的实现进行了讨论。此外，通过计算自激模式，我们计算了结构内磁振子的耗散并评估了相干长度。相干长度表明所提出的模型允许高速磁振子传播足够长的距离，这表明所提出的模型在未来高速自旋电子器件的建议中具有很大的优势。此外，我们还对单层磁性薄膜以及磁性薄膜和光子晶体相结合的系统进行了电磁响应分析。结果表明，可以通过控制电磁波的频率、空间结构或施加的静磁场的强度来选择性地选择受激磁振子模式。在本研究中提出的磁振子非局域电磁响应理论中，可以讨论在开放系统中观察到的一些非厄米效应。先前的研究表明，非厄米效应可能是微波的行波分量与磁性材料内部的磁振子模式的组合，目前正在讨论中。这些结果不仅为磁性材料的电磁响应提供了基本的物理视角，而且在新的高速自旋电子学应用中发挥了重要作用。